MT DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM

Transcrição

1 Método de Ensaio Página 1 de 16 RESUMO Este documento, que é uma norma técnica, contém um procedimento de compactação dinâmica de solos passando na peneira de 2 mm de abertura, realizado em laboratório, com corpos-de-prova tipo miniatura, de 50 mm de diâmetro, denominado Mini-MCV. São determinados coeficientes empíricos utilizados na caracterização e classificação de solos tropicais. Prescreve a aparelhagem, cálculos e condições para a obtenção dos resultados. ABSTRACT This document presents the procedure for determination of the dynamic compaction of soils passing the sieve with 2 mm openings, molded in miniature cylinder, with 50 mm diameter, denominated Mini-MCV. Empirical coefficients are determined, used for characterization and classification of tropical soils. It prescribes the apparatus, calculations and condition for the obtention of results. SUMÁRIO 0 APRESENTAÇÃO 1 OBJETIVO 2 REFERÊNCIAS 3 DEFINIÇÕES 4 APARELHAGEM 5 AFERIÇÃO 6 AMOSTRAGEM 7 PREAPRAÇÃO DA AMOSTRA 8 ENSAIO 9 CÁLCULOS 10 RESULTADOS Anexo Normativo A-1, A-2, A-3, A-4, A-5 Anexo Normativo B-1, B-2

2 Método de Ensaio Página 2 de 16 0 APRESENTAÇÃO Esta Norma decorreu da necessidade de se adaptar, quanto à forma, a DNER-ME 258/90 à DNER-PRO 101/93, mantendo-se inalterável o seu conteúdo técnico. 1 OBJETIVO Determinar coeficientes empíricos que são utilizados na caracterização e classificação de solos tropicais que passam na peneira de 2 mm de abertura. 2 REFERÊNCIAS 2.1 NORMAS COMPLEMENTARES Na aplicação desta Norma é necessário consultar: a) ABNT EB-22, de 1988, registrada no SINMETRO como NBR-5734, designada Peneiras para ensaio; b) DNER-PRO 007/94 Coleta de amostras deformadas de solo; c) DNER-ME 228/94 Compactação de solos em equipamento miniatura. 2.2 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS No preparo desta Norma foram consultados os seguintes documentos: a) DNER-ME 258/90, designado Mini-MCV de solos compactados em equipamento miniatura; b) DNER-ME 129/89 Compactação de solos; c) Nogami, J.S., Villibor, D.F. (1981). Caracterização e classificação gerais de solos para pavimentação. Limitação do método tradicional. Apresentação de uma nova sistemática. XV reunião anual de pavimentação. DER-MG, ABPv, Belo Horizonte. d) Parsons, A.W. (1976). The rapid measurement of the moisture condition od earthwok material. Report LR-750. Transport and Road Research Laboratory, U.K. 3 DEFINIÇÕES Para os fins desta Norma são adotadas as seguintes definições: 3.1 CURVA MINI-MCV Aquela obtida representando-se num gráfico de eixos ortoganais, no eixo das abscissas, em escala logarítmica, o número de golpes; no eixo das ordenadas, em escala linear, o valor de an dado pela fórmula abaixo: an = An - A4n

3 Método de Ensaio Página 3 de 16 Onde An é a altura do corpo-de-prova após o número de golpes n, e A4 a altura do corpode-prova após 4 n golpes. 3.2 MINI-MCV Valor obtido pela expressão: Mini MCV = 10log Bn Onde log é o logaritmo de base decimal e Bn e o número de golpes que resulta da interseção da curva Mini MCV com a reta de equação an = 2mm (ver Anexo B-2). 3.3 CURVA UMIDADE DE COMPACTAÇÃO = f (Mini-MCV) Aquela obtida, representando em gráfico de eixos ortogonais, os valores de Mini-MCV, em abscissas, e as umidades de compactação em ordenadas (curva 1 do Anexo B-2). 4 APARELHAGEM Aparelhagem e material necessários: 4.1 Compactador miniatura e acessórios constituídos de: Armação constituída de base, placa superior, placa inferior e hastes, conforme Anexo A Soquetes cilíndricos de aço, tipos leve e pesado, ambos com altura de queda de 30,5 cm, respectivamente com g e g, com sapatas de 49,8 mm de diâmetro, conforme Anexo A Dispositivo de alavanca para extração de corpos-de-prova, conforme Anexo A Moldes cilíndricos de compactação, de aço inoxidável, latão ou bronze, conforme Anexo A Dispositivo para prender o extensômetro, conforme Anexo A Extensômetro com curso mínimo de 50 mm, graduado em 0,01 mm e provido de contagiros Cilindro padrão de aço, com diâmetro de 49,8 mm, de faces perfeitamente paralelas e polidas, com altura de 50 mm Base de concreto de cerca de 35 cm x 35 cm x 60 cm (altura) Funil, com o bocal maior de cerca de 15 cm de diâmetro; bocal menor com 4,5 cm de diâmetro e altura de cerca de 25 cm.

4 Método de Ensaio Página 4 de Assentador cilíndrico, com 49 mm de diâmetro e comprimento de cerca de 90 mm, de preferência de madeira com elevada resistência Espaçadores, de aço tipo meia-cana, com alturas de 70 mm e raio de 25 mm, para fixação inicial dos moldes de compactação, conforme anexo A Anéis de vedação, de latão, bronze ou aço inoxidável, com 50 mm de diâmetro e seção triangular isósceles; catetos de 2,5 mm (um paralelo ao eixo do molde e outro perpendicular ao mesmo), com um corte transversal, conforme Anexo A Dispositivo para medida de altura do corpo-de-prova compactado, provido de extensômetro com curso mínimo de 10 mm, leitura direta de 0,01 mm, conforme Anexo A Balança com capacidade de 1 kg, com sensibilidade de 0,1 g. 4.4 Estufa capaz de manter a temperatura a 110ºC ± 5ºC. 4.5 Cápsula de alumínio com tampa, ou outro material adequado, capaz de impedir a perda de umidade durante a pesagem. 4.6 Peneira de 2 mm de abertura, conforme 2.1.a. 4.7 Tabuleiro de chapa de ferro galvanizado, com 50 cm x 30 cm x 6 cm. 4.8 Almofariz com capacidade de cerca de 5 litros e mão de gral recoberta de borracha. 4.9 Bacia plástica com capacidade de 3 litros Saco de polietileno, ou recipiente plástico com tampa, herméticamente vedado, com capacidade de cerca de 2 litros Recipiente para pesagem de solo, com cerca de 250 ml de capacidade Disco de polietileno de 0,2 mm de espessura e diâmetro de 50 mm Vaselina sólida Folha de ensaio, conforme modelo constante no Anexo B-1. 5 AFERIÇÃO O aparelho de compactação miniatura deve ser aferido, para efeito da determinação da altura do corpo-de-prova do seguinte modo: 5.1 Colocar sobre o pistão do compactador os discos de polietileno e o cilindro padrão, de maneira que este fique muito bem centrado.

5 Método de Ensaio Página 5 de Colocar o soquete a ser utilizado sobre a superfície do cilindro padrão, centrando-o também da maneira mais perfeita possível. 5.3 Assentar o suporte do extensômetro sobre a placa superior de compactação, de modo que a haste móvel do extensômetro fique perfeitamente centrada sobre a haste do soquete. 5.4 Calcular a constante da aferição Ka do conjunto compactador-soquete pela fórmula: Ka = Ac ± La Onde Ac é a altura do cilindro padrão em 0,01 mm, e La a leitura do extensômetro a que se refere o item 5.3 acima, em 0,01 mm. Utilizar o sinal positivo quando o extensômetro for calculado de cabeça para baixo e o sinal negativo, no caso contrário. 5.5 Para facilitar cálculos e registros de dados, utilizar como unidade o centésimo de milímetro. 6 AMOSTRAGEM A amostra deve ser coletada de acordo com a Norma DNER-PRO 007/78 Coleta de amostras deformadas de solo, na quantidade mínima de g de fração passando na peneira de 2 mm. 7 PREPARAÇÃO DA AMOSTRA 7.1 Acomodar a amostra recebida em um tabuleiro, destorroar, homogeneizá-la e secar ao ar, revolvendo-a periodicamente até que atinja um teor de umidade próximo à higroscópica. A secagem pode ser realizada por aparelhagem de secagem, desde que a temperatura não exceda a 60ºC. 7.2 Passar em seguida o solo na peneira de 2 mm, destorroando as frações retidas com uso do almofariz e mão de gral de porcelana revestida de borracha. Determinar a percentagem correspondente à fração retida e rejeitá-la. 7.3 Obter, no mínimo, a quantidade de material passando na peneira de 2 mm, conforme discriminado no item 6 e homogeneizá-la muito bem. 7.4 Pesar a porção obtida conforme item 7.3, e retirar uma fração para determinação do teor de umidade para eventual uso nos cálculos da percentagem de fração retida na peneira de 2 mm, e para orientação das umidades e adicionar nas porções a compactar. 7.5 Obter em seguida 5 (cinco) porções com cerca de 500 g e adicionar, a cada uma delas, água em quantidade tal que se consiga obter porções que tenham umidades sucessivamente crescentes, de cerca de 1,5% a 2% nos solos arenosos, 3% a 4% nos solos argilosos lateríticos, e de 5% nas argilas não lateríticas e siltes micáceos e caulíniticos. Essas porções devem abranger a faixa de umidade tal que permita o traçado completo da curva de compactação.

6 Método de Ensaio Página 6 de Homogeneizar, cada porção obtida conforme item 7.5 numa bacia apropriada, e acondicionála em saco de polietileno ou recipiente plástico com tampa, hermeticamente vedado. Deixar as porções assim acondicionadas em repouso, por um período de 24 horas. 8 ENSAIO 8.1 Passar vaselina nos moldes a serem usados, com auxílio de um pano e remover os excessos com uma flanela seca. 8.2 Colocar os espaçadores envolvendo o pistão do compactador. Colocar o molde sobre os mesmos de maneira que o pistão fique parcialmente dentro do molde. Colocar o disco de polietileno no molde de maneira que cubra perfeitamente o topo do pistão. Introduzir, se necessário, o anel de vedação dentro do cilindro, de maneira que cubra perfeitamente o topo do pistão. Nota 1 : Recomenda-se o uso do anel de vedação, quando a folga entre o diâmetro interno do molde e o pistão for superior de cerca de 0,2 mm, e quando se utilizam porções muito úmidas de argilas e siltes argilosos. 8.3 Homogeneizar novamente a porção de amostra preparada com menor teor de umidade, e pesar a quantidade de 200 g. 8.4 Despejar no molde a porção pesada, com auxílio do funil. 8.5 Nivelar o solo dentro do molde com auxílio do assentador, exercendo pequena pressão e efetuando movimento rotativo pequeno. 8.6 Colocar o disco de polietileno sobre o topo da porção de solo, introduzindo em seguida, se necessário, o anel de vedação, obedecendo as recomendações constantes na Nota Retirar uma parte da porção da amostra que restou no saco de polietileno ou recipiente plástico, para determinar o teor de umidade. 8.8 Efetuar a compactação obedecendo a seqüência: Posicionar o soquete tipo leve, previamente aferido, sobre o solo do molde, com cilindro calçado com espaçador. Efetuar a primeira medida do extensômetro, movimentando previamente o seu braço de sustentação e encaixando-o de maneira apropriada na armação do compactador. O valor obtido é a leitura correspondente a golpe zero Dar o primeiro golpe, efetuando logo em seguida a leitura do extensômetro correspondente ao golpe um. Retirar o espaçador Dar golpes sucessivos e efetuar leituras no extensômetros correspondentes à seguinte série de golpes: 2, 3, 4, 6, 12, 16, 24, 32, 48, 64, 96, 128, 192 e 256 interrompendo o processo quando:

7 Método de Ensaio Página 7 de 16 a) a diferença entre a leitura obtida após 4 n golpes e a obtida após n golpes for menos que 2mm; b) houver intensa exsudação de água, no topo e na base o corpo-de-prova; c) o número de golpes atingir 256. Nota 2 : Para corpos-de-prova moldados com teores de umidade menores do que aquele que exigiu 256 golpes, pode-se interromper a compactação com 64 golpes Terminada a operação de compactação, retirar o soquete e deslocar o corpo-de-prova situado dentro do molde, com auxílio do extrator, de maneira que o seu topo fique um pouco abaixo do bordo superior do molde. Inverter o corpo-de-prova e colocá-lo sobre a parte plana da base do compactador Adaptar em seguida o soquete sobre o corpo-de-prova e dar um ou mais golpes, a fim de que o corpo-de-prova encoste na referida base. Isso deve ser verificado visualmente, se bem que com certa prática essa condição coincide com a maneira do soquete se comportar ao dar o golpe Efetuar a medida da altura deslocada do corpo-de-prova utilizando o dispositivo referido no item 4.2. Esta altura é uma medida do extensômetro ou de sua aferição Repetir as operações dos itens e utilizando porções da amostras com menores teores de umidade. 9 CÁLCULOS 9.1 Calcular o teor de umidade h, de cada porção utilizada na compactação, pela fórmula: h = Onde: ( M M ) h M s s x100 h = teor de umidade da amostra em percentagem, com aproximação de 0,1%; M = massa de solo úmido; h M s = massa de solo seco em estufa na temperatura de 110ºC ± 5ºC, até constância de massa. 9.2 Calcular as diferenças de altura an pelas leituras do extensômetro correspondentes a cada porção de umidade determinada n, pela fórmula: an = An A4n

8 Método de Ensaio Página 8 de 16 Onde: an An A4 n = diferença de altura, expressa em 0,01 mm; = leitura obtida após n golpes, expressa em 0,01 mm; = leitura obtida após 4n golpes, expressa em 0,01 m. 9.3 Calcular a altura-do-corpo pela fórmula: A = Onde: ( Ka An) x 0, 001 A = altura do corpo-de-prova, expressa em cm, com aproximação de 0,001 cm; Ka = constante de aferição do conjunto compactador soquete utilizado, expressa em 0,01 mm; An = leitura efetuada após n golpes. 9.4 Calcular a massa específica aparente seca do solo compactado MEAS, pela fórmula: 100 x M h MEAS = (100 + h) xv Onde : MEAS = massa específica aparente seca do solo, expressa em g/cm³, com aproximação de 0,001 g/cm³; Mh = massa de solo úmido da porção compactada; h = teor de umidade da porção compactada; V = volume do corpo-de-prova compactado, que é igual à área da seção interna do molde (geralmente 19,60 cm²) multiplicada pela altura do corpo-de-prova A, expressa em centímetro, com aproximação de 0,001 cm; quando forem utilizados anéis metálicos, deverão ser deduzidos os volumes desses anéis. 9.5 Traçar a família de curvas de compactação, representando em abscissas os valores de umidades de compactação e em ordenadas os valores de massa específica aparente seca. Unir os pontos de mesmo número de golpes, obedecendo a seguinte orientação: a) ligar os pontos de massa específica aparente seca máxima atingida pelos corpos-deprova que obedeceram a condição da alínea a do item 8.8.3; esta linha é uma hipérbole de curvatura muito pouco acentuada, tornando-se reta se a escala da massa específica for proporcional ao seu universo, além disso, ela é sensivelmente paralela à linha de saturação; b) traçar os ramos secos das curvas de compactação, que são também essencialmente retilíneos e paralelos; em alguns solos argilosos e argilas, para número de golpes muito pequenos, parte do ramo seco tem forma curva, de concavidade voltada para cima;

9 Método de Ensaio Página 9 de 16 c) finalmente, concordar o ramo seco com a linha traçada conforme indicado em 9.5.a, procurando manter quanto possível o paralelismo entre as curvas contínuas. 9.6 Traçar as curvas de Mini-MCV, representando em abscissas o número de golpes em escala logarítmica e em ordenadas os valores de an calculados segundo discriminado no item 9.5.b. Só têm significado as curvas correspondentes aos teores de umidade que na compactação tenham satisfeito a condição da alínea a do item A interseção dessas curvas, com a linha horizontal correspondente a an = 2, 00mm, fornece o Mini-MCV diretamente em escala gráfica apropriada, ou pelo uso da fórmula: Mini MCV Onde: =10log B B = número de golpes que resulta da interseção da curva Mini-MCV com a reta de equação an = 2mm ; log = logaritmo de base decimal; 10 RESULTADOS Este Método fornece os seguintes resultados: 10.1 ENSAIO MINI-MCV a) curvas de Mini-MCV em folhas de gráfico de tipo similar ao apresentado no Anexo B-2; b) família de curvas de compactação, com o traçado da linha de massa específica aparente seca máxima; c) porcentagem de fração de solo retida na peneira de 2 mm.

10 Método de Ensaio Página 10 de 16 ANEXO NORMATIVO A-1

11 Método de Ensaio Página 11 de 16 ANEXO NORMATIVO A-2

12 Método de Ensaio Página 12 de 16 ANEXO NORMATIVO A-3

13 Método de Ensaio Página 13 de 16 ANEXO NORMATIVO A-4

14 Método de Ensaio Página 14 de 16 ANEXO NORMATIVO A-5

15 Método de Ensaio Página 15 de 16 ANEXO NORMATIVO B-1

16 Método de Ensaio Página 16 de 16 ANEXO NORMATIVO B-2